智能照明-單燈控制器解決方案
一、概述
為了進(jìn)一步提高對(duì)每一盞路燈的精確控制與管理，如何在不改動(dòng)現(xiàn)有照明線(xiàn)路敷設(shè)狀態(tài)，也不增加控制線(xiàn)纜、不進(jìn)行道路開(kāi)挖等前提下，做到開(kāi)關(guān)控制和故障檢測(cè)可定位于每一盞燈，是當(dāng)前我國(guó)道路照明智能控制領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。我公司研發(fā)生產(chǎn)的L603、S603型單燈控制器，通過(guò)電力載波及相應(yīng)處理技術(shù)，以現(xiàn)有照明電力線(xiàn)為通訊線(xiàn)纜，以擴(kuò)頻電力載波方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和控制。從而實(shí)現(xiàn)了道路照明單燈智能控制與節(jié)電節(jié)能的有機(jī)統(tǒng)一。
力倫L603（可變功率）、S603型單燈監(jiān)控器（LCU）通過(guò)電力載波方式與道路照明集中控制器（RTU）進(jìn)行通訊，RTU根據(jù)監(jiān)控中心指令或RTU自身的控制程序?qū)λ貐^(qū)域回路上的LCU進(jìn)行監(jiān)控。具有單燈開(kāi)關(guān)功能，單燈故障檢測(cè)功能，燈具斷路（或線(xiàn)纜被盜）檢測(cè)功能等。系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置不同的單燈控制模式可在單供電線(xiàn)路上實(shí)現(xiàn)多種路燈開(kāi)關(guān)（亮燈）模式。從而實(shí)現(xiàn)在提供適度照明的前提下的節(jié)電節(jié)能。當(dāng)采用可變功率單燈控制器（L603）后，可通過(guò)下半夜路燈的降功率運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步節(jié)電達(dá)25％～35％。
二、單燈控制器工作原理
1. 電力載波工作原理
電力線(xiàn)載波通訊是指利用現(xiàn)有電力線(xiàn)，通過(guò)載波方式將模擬或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。由于使用堅(jiān)固可靠的電力線(xiàn)作為載波信號(hào)的傳輸媒介，因此具有信息傳輸穩(wěn)定可靠，路由合理、可同時(shí)復(fù)用遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)等特點(diǎn)，是唯一不需要線(xiàn)路投資的有線(xiàn)通信方式。
電力線(xiàn)載波通訊技術(shù)可以進(jìn)行模擬（語(yǔ)音信號(hào)）或數(shù)字信息雙工傳輸，具節(jié)省費(fèi)用、安裝方便、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。
——作為通訊技術(shù)的一個(gè)新興應(yīng)用領(lǐng)域，電力載波通訊技術(shù)以其誘人的前景及潛在的巨大市場(chǎng)而為全世界所關(guān)注，成為世界各大公司及研究單位爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)。
2、擴(kuò)頻通信方式
——擴(kuò)頻通信方式是一種利用類(lèi)似以太網(wǎng)的帶有沖突檢測(cè)機(jī)能的載體偵聽(tīng)多重訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議的擴(kuò)頻通信技術(shù)。它利用一系列短促的、可自同步的掃描頻率chirp作為載體，這種chirp具有固定模式，可被網(wǎng)上的任意結(jié)點(diǎn)接收。具有較強(qiáng)的抗干擾能力和自相關(guān)特性，可以使所有連接在網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備同時(shí)識(shí)別從網(wǎng)上任意設(shè)備發(fā)出的獨(dú)特波形，而不需要在發(fā)送和接收設(shè)備間進(jìn)行同步。
3、實(shí)現(xiàn)電力線(xiàn)載波
通訊方式的難點(diǎn)在于電力線(xiàn)是給用電設(shè)備傳送電能的，而不是用來(lái)傳送數(shù)據(jù)的，所以電力線(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸有許多限制，因此電力線(xiàn)通訊具有以下特點(diǎn)：
a)、 配電變壓器對(duì)電力載波信號(hào)有阻隔作用，所以電力載波信號(hào)只能在一個(gè)配電變壓器區(qū)域范圍內(nèi)傳送；
b)、 三相電力線(xiàn)間有很大信號(hào)損失。通訊距離很近時(shí)，不同相間可能會(huì)收到信號(hào)。一般電力載波信號(hào)只能在單相電力線(xiàn)上傳輸；
c)、 不同信號(hào)藕合方式對(duì)電力載波信號(hào)損失不同，藕合方式有線(xiàn)-地藕合和線(xiàn)-中線(xiàn)藕合。線(xiàn)-地藕合方式與線(xiàn)-中線(xiàn)藕合方式相比，電力載波信號(hào)少損失十幾dB，但線(xiàn)-地藕合方式不是所有地區(qū)電力系統(tǒng)都適用；
d)、 電力線(xiàn)存在本身固有的脈沖干擾。目前使用的交流電有50HZ和60HZ，則周期為20ms和16.7ms在每一交流周期中，出現(xiàn)兩次峰值，兩次峰值會(huì)帶來(lái)兩次脈沖干擾，即電力線(xiàn)上有固定的100HZ或120HZ脈沖干擾，干擾時(shí)間約2ms，固定干擾必須加以處理。有一種利用波形過(guò)0點(diǎn)的短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ捎谶^(guò)0點(diǎn)時(shí)間短，實(shí)際應(yīng)用與交流波形同步不好控制，現(xiàn)代通訊數(shù)據(jù)幀又比較長(zhǎng)，所以難以應(yīng)用；
e)、 電力線(xiàn)對(duì)載波信號(hào)造成高削減。當(dāng)電力線(xiàn)上負(fù)荷很重時(shí)，線(xiàn)路阻抗可達(dá)1歐姆以下，造成對(duì)載波信號(hào)的高削減。實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)電力線(xiàn)空載時(shí)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)載波信號(hào)可傳輸?shù)綆坠铩５?dāng)電力線(xiàn)上負(fù)荷很重時(shí)，只能傳輸幾十米。因此，只有進(jìn)一步提高載波信號(hào)功率來(lái)滿(mǎn)足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅岣咻d波信號(hào)功率會(huì)增加產(chǎn)品成本和體積。
——因此電力線(xiàn)上的高削減、高噪聲、高變形，使電力線(xiàn)成為一個(gè)不理想的通訊媒介，但由于現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展，使電力線(xiàn)載波通訊成為可能。
4、解決方案
a)、高性能載波模塊根據(jù)電力線(xiàn)載波的特點(diǎn)，采用高性能的擴(kuò)頻載波通訊控制模塊。
b)、路由與中繼技術(shù)為了提高電力載波通訊的可靠性，通過(guò)采用相應(yīng)的路由和中繼技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力載波通訊在道路照明單燈控制上的可靠應(yīng)用。
c)、可靠性、穩(wěn)定性處理由于路燈中補(bǔ)償電容的使用，電路阻抗變得很小，可以通過(guò)采用阻波技術(shù)以減小載波衰減，通過(guò)路由、中繼技術(shù)增加通訊距離及可靠性；同時(shí)，采用合適的通訊協(xié)議及數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式提高系統(tǒng)可靠性；控制器元件均使用工業(yè)級(jí)器件。
三、采用單燈控制器經(jīng)濟(jì)效益分析
以一條3000米雙排高桿燈為例：燈桿隔距30米，每根燈桿裝有400W機(jī)動(dòng)車(chē)照明燈和250W非機(jī)動(dòng)車(chē)照明燈各一盞，全程共200根燈桿，開(kāi)燈時(shí)間19：30分，關(guān)燈時(shí)間7：00分。因采用單燈控制后開(kāi)關(guān)燈模式可任意設(shè)置，現(xiàn)以幾種模式為例計(jì)算年用電量：
(1)全亮?xí)r總功率：200×(400+250)=130000W=130KW.
(2)隔桿亮?xí)r功率：100×(400+250)=65000W=65KW.
(3)單燈400W隔桿亮?xí)r功率：100×400=40000W=40KW.
(4)單燈400W、250W交叉亮?xí)r功率：100×（400+250）/2=32500W=32.5KW.
(5)單燈250W隔桿亮?xí)r功率：100×250=25000W=25KW.
1、 通過(guò)適時(shí)開(kāi)關(guān)燈節(jié)電：設(shè)通過(guò)適時(shí)開(kāi)燈節(jié)約開(kāi)燈時(shí)間20分鐘。全亮?xí)r節(jié)電130KW×20/60=43KWH,一年節(jié)電 43×365=15695KWH。
2、若適當(dāng)靈活調(diào)半夜關(guān)燈時(shí)間，節(jié)電交果更趨明顯。
3、由于采用單燈控制能靈活控制各桿燈燈頭亮滅模式，因而能在不明顯影響總體照度的前提下有效節(jié)電，或者在用電量大致相同的情況下，明顯提高道路照明效果，因而在取得較好經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)取得良好社會(huì)效益。
4、 采用降功率單燈控制器時(shí)，可再實(shí)現(xiàn)25-35%節(jié)電。
